[00130885]越冬茬设施蔬菜环境与综合调控管理系统的开发与示范应用

1.1项目的研究目的、意义和立项依据 近年来,我市设施蔬菜生产以超常规的速度迅猛发展。据统计,截止到2016年,全市新建设施蔬菜播种面积达78万亩,总产量275万吨,产值近36.7亿元,占全市蔬菜总产值的51%。天津市设施蔬菜随中小棚、大棚、简易温室、一代温室和二代温室的逐步升级,产值从每亩0.5万元提高到1.7万元,整体效益增长显著。新建成设施中日光温室占全部新建设施的52.2%,全市日光温室面积达到29.1万亩。设施农业的发展有力地促进了农业增效和农民增收,已成为当前天津市农业最大的经济增长点。 然而,我市日光温室冬季生产期,常有大雾、阴天、降雪及大风降温天气过程。据统计,常年11-1月,阴天时间在22天以上,1℃以下气温时间（蔬菜生产临界气温）79.7天。由于日光温室的局限,低温寡照天气严重影响冬季蔬菜的生产,致使设施蔬菜产量下降、品质降低、成熟期延迟,南北方上市期重叠,生产效益显著降低。因此,改善二代日光温室光温条件,提高生产能力,充分发挥设施效能,已成为当务之急。 实践证明,要改变日光温室的特殊环境,创造一个有利于蔬菜作物正常生长发育的环境,必须对该环境进行综合调控管理。现将影响温室环境的光照、温度、湿度（水分）、土壤、气体五大环境因子,从理论和实践的结合上进行分析探讨,找出各因素对温室蔬菜作物影响的最佳管理模式,以期使设施蔬菜达到丰产增收之目的。为此,特申报此项目,通过物联网实现光照、温度、湿度三个环境因子的实时监控,并结合设施蔬菜的最佳生长对环境因素的要求,结合设施增温补光设备的实时控制,创造一个有利于蔬菜作物正常生长发育的环境。通过改善温度、光照等设施生产条件,有效提高设施生产能力,提高我市设施农业的综合效益,促进设施农业健康持续发展,为我市设施蔬菜科学持续发展提供技术支撑,为农业增效和农民增收作贡献。 1.2主要研究内容 1、基于智能手机的设施环境监测系统的完善 在已开发的基于智能手机的设施环境监测系统的基础上,针对越冬茬设施环境特点,增加设施补光和加温控制,从植物生长灯的光源、补光强度、补光时间、补光量、补光光源的安装和不同作物不同生长阶段对光温的要求等方面着手,提供手动控制和自动控制两个选择。 2、基于智能手机的设施环境调控管理系统知识库的完善 在已有的调控规则基础上,对我市越冬茬设施主栽品种环境调控规则库进行完善,温室环境调控主要包括作物在不同生育阶段对温度、湿度、光照强度等环境因子的要求。 3、示范推广增温补光技术 利用热效率高的加热系统,在最寒冷的冬春季节,尤其是极端低温天气的情况下,能保证作物正常生长发育所需要的温度,提高温室的保温性能;同时利用补光灯补光可明显改善温室内的光照条件,表现出植株长势好,抗病性强,增产15%以上,并且果实周正,商品性状好;尤其是结合调控系统实现通过智能终端控制连续阴雨雪雾天补光加温效果尤为明显。 4、核心示范点的建设 建设有代表性的越冬茬设施蔬菜环境与综合调控管理系统示范基地5处,5个示范基地中有1个扶贫村和1个创新示范基地。 1.3研究考核指标 1、开发越冬茬设施蔬菜环境与综合调控管理系统1套,实现手动控制和自动控制,通过手机终端震动和手机短信报警。 2、示范推广增温补光技术,蔬菜增产15%以上,商品性状好。 3、完善越冬茬设施主栽品种环境调控规则库,保证作物不同生育阶段对温度、湿度、光照强度等环境因子的要求。 4、建立核心示范点5个,科技示范户40户,核心示范200亩,辐射推广面积2000亩。 5、举办蔬菜种植技术培训班5期,培训技术人员100人次。 6、申请软件著作权1项,发表论文1篇。 7、技术的视频科普片1套,项目实施过程的影像资料光盘1套。 1.4创见与创新 1、本项目采用土壤水分下限+小定额水肥供应的智能水肥管理策略,研发了基于ARM的智能决策灌溉控制系统和基于互联网的设施蔬菜栽培管理智能化平台。该系统可初步实现水肥管理的远程控制,为下一步基于互联网的节水灌溉技术的应用提供了技术支撑。 2、基于智能手机的温室环境监测、水肥智能控制、补光智能调控系统可同时满足大型园区、合作社、单一农户等不同类型的需求,通过集成传感器设备与LED补光灯,依据温室实时环境信息制定精确的补光灌溉调控策略,实现作物精量灌溉、自动补光。该系统具有实用、运行成本低、易操作、可扩展性强等特点。